【生物】2019届一轮复习人教版7-3生物育种学案 16页

课时3　生 物 育 种 见《自学听讲》P147‎ 生 物 育 种 杂交育种 ‎　　1.概念:将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起,再经过①　　　和培育,获得新品种的方法。 ‎ ‎2.原理:②　　　　　。 ‎ ‎3.过程:选择具有不同优良性状的亲本→③　　　,获得F1→F1自交或杂交获得F2→鉴别,选择需要的类型。 ‎ ‎4.优点:可以把多个品种的④　　　　　集中在一起。 ‎ ‎5.缺点:获得新品种的周期⑤　　。 ‎ ‎6.应用:是改良作物品质,提高农作物⑥　　　　　产量的常规方法,同时也可用于家畜、家禽的育种。 ‎ 诱变育种 ‎　　1.概念:利用物理因素或⑦　　　因素等来处理生物,使生物发生⑧　　　　　,从而获得优良变异类型的育种方法。 ‎ ‎2.原理:基因突变。‎ ‎3.过程:选择生物→⑨　　　　　→选择优良性状→培育。 ‎ ‎4.优点:(1)可以　　　突变率,在较短时间内获得更多的　　　变异性状;(2)大幅度地改良某些性状。 ‎ ‎5.缺点:诱发产生的突变,　　　　的个体往往不多,需处理大量材料。 ‎ ‎6.意义:培育具有新性状的品种。‎ 基因工程 ‎　　1.概念 基因工程别名 操作对象 操作水平 原理 操作 环境 结果(目的)‎ 基因拼接技术或DNA重组技术 基因 ‎　　　　水平 ‎ ‎　 ‎ 生物 体外 ‎　　　地改造生物的遗传性状 ‎ ‎　　2.原理 不同生物之间的基因重组。‎ ‎3.工具 ‎(1)“剪刀”与“针线”‎ a.基因的“剪刀”:　　　　　　　　　　,如图x。 ‎ b.基因的“针线”:　　　　　　　　,如图y。 ‎ ‎(2)基因的“运输工具”:运载体,常用　　　　、噬菌体、动植物病毒等。 ‎ ‎4.基本步骤 ‎5.应用 ‎(1)育种:利用基因工程的方法,获得高产、稳产和具有优良品质的农作物,培育出具有各种抗逆性的作物新品种,如抗虫棉。‎ ‎(2)　　　　　:利用基因工程的方法,培养转基因生物,利用转基因生物生产出各种高质量、低成本的药品,如胰岛素、干扰素和乙肝疫苗等。 ‎ ‎(3)环境保护:如利用转基因细菌降解有毒、有害的化合物,吸收环境中的重金属,分解泄漏的石油,处理工业废水等。‎ ‎　　6.转基因生物和转基因食品的安全性——“两种态度”‎ ‎(1)转基因生物和转基因食品不安全,要严格控制。‎ ‎(2)转基因生物和转基因食品是安全的,应该大范围推广。‎ ‎①选择　②基因重组　③杂交　④优良性状　⑤长 ‎ ‎⑥单位面积　⑦化学　⑧基因突变　⑨诱发突变　⑩提高　优良　具有优良性状的　DNA分子　基因重组　定向　限制性核酸内切酶　DNA连接酶　质粒　目的基因　运载体　药物研制 ‎1.杂交育种一定需要进行连续自交吗?‎ 提示　若选育显性优良纯种,需要连续自交并进行筛选,直至性状不再发生分离;若选育隐性优良纯种,则只要出现该性状个体即可。‎ ‎2.教材中提到人工诱导多倍体“最常用、最有效的方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗”,但单倍体育种过程中,为什么秋水仙素处理的只能是幼苗?‎ 提示　单倍体育种过程中,花药(粉)离体培养得到的是幼苗而不是种子;多倍体育种过程中,秋水仙素处理的可以是幼苗或萌发的种子。‎ 纺锤体与染色体的位置移动有关,但与着丝点的断裂无关,因而用低温或适宜浓度的秋水仙素诱导后,纺锤体的形成被抑制,染色体的着丝点断裂后染色体数目加倍,但没有纺锤丝的牵引使得加倍的染色体仍存在于一个细胞内,导致染色体数目加倍。用秋水仙素处理幼苗的芽尖诱导染色体数目加倍的成功率很低,且得到的是嵌合体,即由芽尖细胞分化发育成的部分染色体数目加倍,其他部分染色体数目不变。通过分析,训练理性思维,提升学科素养,适应高考对能力考查的要求。‎ 例1　下图①和②均为多倍体鱼,是以二倍体鱼为材料运用不同方法培育获得的,根据培育过程图判断下列叙述正确的是(　　)。‎ A.多倍体鱼①与②所含染色体组数相同 B.秋水仙素抑制着丝点断裂导致染色体数目加倍 C.图示过程中发生的可遗传变异是染色体数目变异 D.①中雌雄个体杂交产生的后代基因型可能相同 解析　据图分析,①是三倍体鱼,②是四倍体鱼;秋水仙素导致染色体数目加倍的原因是抑制纺锤体的形成;①是三倍体鱼,因高度不育而不能产生后代。‎ 答案　C 例2　(2016年四川高考)油菜物种Ⅰ(2n=20)与Ⅱ(2n=18)杂交产生的幼苗经秋水仙素处理后,得到一个油菜新品系(注:Ⅰ的染色体和Ⅱ的染色体在减数分裂中不会相互配对)。‎ ‎(1)秋水仙素通过抑制分裂细胞中　　　　的形成,导致染色体数目加倍;获得的植株进行自交,子代　　　　(填“会”或“不会”)出现性状分离。 ‎ ‎(2)观察油菜新品系根尖细胞有丝分裂,应观察　　　　区的细胞,处于分裂后期的细胞中含有　　　　条染色体。 ‎ ‎(3)该油菜新品系经过多代种植后出现不同颜色的种子,已知种子颜色由一对基因A/a控制,并受另一对基因R/r影响。用产黑色种子植株(甲)、产黄色种子植株(乙和丙)进行以下实验:‎ 组别 亲代 F1表现型 F1自交所得F2的 表现型及比例 实验一 甲×乙 全为产黑色种子植株 产黑色种子植株∶产黄 色种子植株=3∶1‎ 实验二 乙×丙 全为产黄色种子植株 产黑色种子植株∶产黄 色种子植株=3∶13‎ ‎　　①由实验一得出,种子颜色性状中黄色对黑色为　　性。 ‎ ‎②分析以上实验可知,当　　　　基因存在时会抑制A基因的表达。实验二中丙的基因型为　　　　,F2代产黄色种子植株中杂合子的比例为　　　　。 ‎ ‎③有人重复实验二,发现某一F1植株,其体细胞中含R/r基因的同源染色体有三条(其中两条含R基因),请解释该变异产生的原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。让该植株自交,理论上后代中产黑色种子的植株所占比例为　　　　。 ‎ 解析　本题考查基因自由组合定律和育种的相关知识,意在培养考生理解所学知识的要点,把握知识间内在联系的能力。(1)秋水仙素通过抑制纺锤体的形成,使染色体数目加倍,获得的植株是纯合子,自交后代不会出现性状分离。(2)根尖分生区细胞分裂旺盛,是观察有丝分裂的部位。有丝分裂后期细胞中染色体数目加倍,油菜物种Ⅰ与Ⅱ杂交形成的子代植株染色体数目是19,秋水仙素作用后变成38,所以该区细胞有丝分裂后期含76条染色体。(3)由实验一可判断种子颜色性状中黄色对黑色为隐性。由实验二中的F1自交后代表现型比例可判断F1黄色种子植株基因型为AaRr,子代中产黑色种子植株的基因型为A_rr,黄色种子植株基因型为A_R_、aaR_、aarr,可判断当R基因存在时,抑制A基因的表达。由于实验一中的F1全为产黑色种子植株,则乙植株的基因型为aarr;由于实验二中的F1全为产黄色种子植株(AaRr),则丙植株的基因型为AARR,F2中产黄色种子植株中纯合子的基因型为AARR、aaRR、aarr,占3/13,则杂合子占10/13。(3)就R(r)而言,实验二亲本基因型为RR和rr,F1体细胞基因型应为Rr,而该植株体细胞中含R基因的染色体多了一条,可能是丙植株在减数分裂过程中,含R基因的同源染色体未分离或含R基因的姐妹染色单体分开后没有分离,形成的配子中有两条含R基因的染色体。该植株产生的配子有(1/2A、1/2a)(1/6RR、1/3Rr、1/3R、1/6r),自交后代中产黑色种子植株(A_rr)所占的比例为(3/4)×(1/36)=1/48。‎ 答案　(1)纺锤体　不会　(2)分生　76　(3)①隐　②R　AARR　10/13　③植株丙在减数第一次分裂后期含R基因的同源染色体未分离(或植株丙在减数第二次分裂后期含R基因的姐妹染色单体未分开)　1/48‎ ‎1.生物育种是指人们按照自己的意愿,依据不同的育种原理,把位于不同个体的优良性状集中到一个个体上来,获得人们所需要的生物新品种。‎ ‎2.杂交育种最简便,但周期长,难以克服远缘杂交不亲和的障碍。‎ ‎3.单倍体育种能明显缩短育种年限,加速育种进程。‎ ‎4.诱变育种提高了突变率,可创造人类需要的变异类型,再从中选择培育出优良的生物品种,但由于基因突变的不定向性,所以具有很大的盲目性。‎ ‎5.基因工程和细胞工程育种能定向地改变生物的性状,创造具有优良性状的生物新品种。‎ ‎6.秋水仙素能抑制纺锤体的形成。‎ ‎1.(2015年广东高考)用秋水仙素处理某二倍体植物的愈伤组织,从获得的再生植株中筛选四倍体植株,预实验结果如下表,正式实验时秋水仙素浓度设计最合理的是(　　)。‎ 秋水仙素浓度(g/L)‎ 再生植株(棵)‎ 四倍体植株(棵)‎ ‎0‎ ‎48‎ ‎0‎ ‎2‎ ‎44‎ ‎4‎ ‎4‎ ‎37‎ ‎8‎ ‎6‎ ‎28‎ ‎11‎ ‎8‎ ‎18‎ ‎5‎ ‎10‎ ‎9‎ ‎2‎ ‎　　A.0、2、3、4、5、6　　　　　B.0、4、5、6、7、8‎ C.0、6、7、8、9、10 D.0、3、6、9、12、15‎ 解析　进行预实验是为进一步摸索条件。由表中数据可知,在秋水仙素浓度为4~8 g/L范围内,再生植株数及四倍体植株数所占比例都较高,因此正式实验时应在此范围内设计更小浓度梯度。‎ 答案　B ‎2.(2013年四川高考)大豆植株的体细胞含40条染色体。用放射性60Co处理大豆种子后,筛选出一株抗花叶病的植株X,取其花粉经离体培养得到若干单倍体植株,其中抗病植株占50%。下列叙述正确的是(　　)。‎ A.用花粉离体培养获得的抗病植株,其细胞仍具有全能性 B.单倍体植株的细胞在有丝分裂后期,共含有20条染色体 C.植株X连续自交若干代,纯合抗病植株的比例逐代降低 D.放射性60Co诱发的基因突变,可以决定大豆的进化方向 答案　A ‎3.(2013年上海高考)研究者从冰川土样中分离获得了具有较高脂肪酶活性的青霉菌菌株,为了在此基础上获得脂肪酶活性更高的菌株,最可行的做法是(　　)。‎ A.用紫外线照射青霉菌菌株,再进行筛选 B.将青霉菌菌株与能高效水解蛋白质的菌株混合培养,再进行筛选 C.将能高效水解蛋白质的菌株的基因导入青霉菌菌株,再进行筛选 D.设置培养基中各种营养成分的浓度梯度,对青霉菌菌株分别培养,再进行筛选 答案　A 见《自学听讲》P150‎ ‎1.下列实践活动包含基因工程技术的是(　　)。‎ A.水稻F1花药经培养和染色体数目加倍,获得基因型纯合的新品种 B.抗虫小麦与矮秆小麦杂交,通过基因重组获得抗虫矮秆小麦 C.将含抗病基因的重组DNA导入玉米细胞,经组织培养获得抗病植株 D.用射线照射大豆使其基因结构发生改变,获得种子性状发生变异的大豆 解析　A项属于单倍体育种,原理是染色体变异,普通水稻是二倍体,利用其花药通过单倍体育种可获得基因型纯合新品种;B项属于杂交育种,原理是基因重组;C项属于基因工程育种,原理是基因重组;D项属于诱变育种,原理是基因突变。‎ 答案　C ‎2.下图是高产糖化酶菌株的育种过程,有关叙述错误的是(　　)。‎ 出发菌株挑取200个单细胞菌株选出50株 选出5株多轮重复筛选 A.通过上图筛选过程获得的高产菌株未必能作为生产菌株 B.X射线处理既可以引起基因突变也可能导致染色体变异 C.上图筛选高产菌株的过程是定向选择过程 D.每轮诱变相关基因的突变率都会明显提高 解析　命题素材可看成教材中“青霉素高产菌株”培育过程的变式,涉及目标菌株的筛选、X射线可引起基因突变也可导致染色体变异等。X射线处理既可改变基因的碱基序列引起基因突变,又能造成染色体片段损伤导致染色体变异;人工筛选具有定向性,图示筛选高产菌株目的是获得高产糖化酶菌株;变异具有不定向性,通过图示筛选过程获得的高产菌株的其他性状未必符合生产要求,所以不一定能作为生产菌株直接用于生产;基因突变具有随机性,每轮诱变相关基因的突变率不一定会明显提高。‎ 答案　D ‎3.(2015年浙江高考)某自花且闭花授粉植物,抗病性和茎的高度是独立遗传的性状。抗病和感病由基因R和r控制,抗病为显性;茎的高度由两对独立遗传的基因(D、d,E、e)控制,同时含有D和E表现为矮茎,只含有D或E表现为中茎,其他表现为高茎。现有感病矮茎和抗病高茎两品种的纯合种子,欲培育纯合的抗病矮茎品种。 ‎ 请回答:‎ ‎(1)自然状态下该植物一般都是　　　合子。 ‎ ‎(2)若采用诱变育种,在γ射线处理时,需要处理大量种子,其原因是基因突变具有　　　　　　　　和有害性这三个特点。 ‎ ‎(3)若采用杂交育种,可通过将上述两个亲本杂交,在F2等分离世代中　　　　　抗病矮茎个体,再经连续自交等　　　　手段,最后得到稳定遗传的抗病矮茎品种。据此推测,一般情况下,控制性状的基因数越多,其育种过程所需的　　　　　。若只考虑茎的高度,亲本杂交所得的F1在自然状态下繁殖,则理论上,F2的表现型及比例为　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)若采用单倍体育种,该过程涉及的原理有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。请用遗传图解表示其过程(说明:选育结果只需写出所选育品种的基因型、表现型及其比例)。 ‎ 解析　(1)该植物为自花且闭花授粉植物,故一般情况下,其植株为纯合子。(2)诱变育种时用γ射线处理利用的原理是基因突变,由于基因突变具有频率低、不定向以及有害性三个特点,故需要处理大量种子以获得所需品种。(3)若采用杂交育种的方式,将上述两个亲本杂交,即DDEErr×ddeeRR→F1:DdEeRr,在F1自交获得的F2中选出抗病矮茎个体(D_E_R_),再通过连续自交及逐代淘汰的手段,最终获得能稳定遗传的抗病矮茎品种(DDEERR)。一般情况下,控制性状的基因数量越多,需进行的自交越多,这样才能筛选得到所需的纯合品种。若只考虑茎的高度,F1(DdEe)在自然状态下繁殖即自交后,F2中表现型及比例为9矮茎(9D_E_)、6中茎(3D_ee、3ddE_)、1高茎(1ddee)。(4)若采用单倍体育种的方式获得所需品种,首先需将花药进行离体培养得到单倍体,继而使用秋水仙素对其进行处理使其染色体数目加倍,该过程涉及的原理有基因重组及染色体变异。‎ 答案　(1)纯　(2)频率低、不定向　(3)选择　纯合化　年限越长　矮茎∶中茎∶高茎=9∶6∶1　(4)染色体变异和基因重组　遗传图解如下:‎ ‎ 遗传变异在生物育种上的应用 ‎1.结合流程图比较 ‎(1)“甲×乙AaBbAAbb”为杂交育种。‎ ‎(2)“甲×乙AaBbAbAAbb”为单倍体育种。‎ ‎(3)“乙AaBBaaBB”为诱变育种。‎ ‎(4)⑦为多倍体育种。 ‎ ‎2.列表比较 项目 杂交育种 诱变育种 单倍体 育种 多倍体 育种 基因工程 育种 原理 基因重组 基因突变 ‎ 染色体 数目变异 ‎ 染色体 数目变异 基因重组 常用 方式 ‎①选育纯种:杂交→自交→选育→自交……‎ ‎②选育杂种:纯合双亲杂交→杂种 ‎ 用辐射诱变、激光诱变、空间诱变等方式处理萌发的种子或幼苗 花药离体培养,然后人工诱导染色体数目加倍 秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 转基因(DNA重组)技术将目的基因导入生物体内,培育新品种 育种 程序 优点 ‎①使位于不同个体上的优良性状集中到一个个体上 ‎②操作简便 ‎ 可以提高变异的频率,加速育种进程且大幅度地改良某些性状 ‎①明显缩短育种年限 ‎②所得品种一般为纯合子 ‎ 器官巨大,提高产量和营养成分的含量 ‎ 打破物种间的界限,定向改变生物性状 缺点 ‎①育种时间长,杂种需年年制种 ‎②只能在同一物种不同品种间进行 ‎ 有利变异少,需大量处理实验材料(有很大的盲目性)‎ ‎ 技术复杂且需与杂交育种配 合 ‎ 一般只适用于植物,发育延迟,结实率低 ‎ 技术复杂,安全性问题多,有可能引发生态危机 ‎(续表)‎ 项目 杂交育种 诱变育种 单倍体 育种 多倍体 育种 基因工程 育种 应用 ‎ 高产青 ‎ 转基因“向日葵豆”、转基因抗虫棉 ‎ 用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦 霉 素菌株 ‎ 用纯种高秆抗病小麦与纯种矮秆不抗病小麦快速培育纯种矮秆抗病小麦 ‎ 三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦 育种方式的选择 ‎1.根据育种目的和提供的材料选择合适的育种方法 ‎①集中不同亲本的优良性状:a.一般情况下,选择杂交育种,这也是最简捷的方法;b.需要缩短育种年限(快速育种)时,选择单倍体育种。‎ ‎②培育果实大或植株高大或营养物质含量较高的新物种——多倍体育种。‎ ‎③提高变异频率,“改良”“改造”或“直接改变”现有性状,获得当前不存在的基因或性状——诱变育种。‎ ‎④若要培育隐性性状个体,可选择自交或杂交育种,只要出现该性状即可。‎ ‎⑤实现定向改变现有性状——基因工程育种。‎ ‎⑥若培育的植物的生殖方式为营养繁殖(如马铃薯),则不需要培育成纯种,只要出现该性状即可。‎ ‎2.根据育种流程图判别育种方式 ‎①杂交育种:涉及亲本的杂交和子代的自交。‎ ‎②诱变育种:涉及诱变因子,产生的子代中会出现新的基因,但细胞内基因的总数不变。‎ ‎③单倍体育种:常用的方法为花药离体培养,然后人工诱导使染色体数目加倍,形成纯合子。‎ ‎④多倍体育种:用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。‎ ‎⑤基因工程育种:与原有生物相比,出现了新的基因且基因数目增多。‎ 例1　(2017年临沂三模)家蚕主要以桑叶为食,一个世代中要经历卵(蚕蛾交配后产下的受精卵)、幼虫(蚕)、蛹(蚕吐丝成茧变成蛹)、成虫(蚕蛾)四个发育阶段。请回答下列问题:‎ ‎(1)某科研小组为提高桑叶产量,通过下列育种过程培育出了具有产量高、叶质好、叶大而厚等优点的桑树新品种(如图)。图1中培育该新品种应用的育种方法主要是　　　　,该方法依据的原理是　　　　　。得到的新品种是否可育?　　　　。请说明理由:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)在家蚕遗传中,黑色(H)与淡赤色(h)是蚕体色的相对性状,黄茧(D)与白茧(d)是有关茧色的相对性状。现有一对蚕蛾杂交后产下的受精卵发育得到黑色黄茧∶黑色白茧∶淡赤色黄茧∶淡赤色白茧=9∶3∶3∶1,若让杂交子代中的黑色白茧类型发育的蚕蛾自由交配,其后代中黑色白茧占　　　　。 ‎ ‎(3)若蚕蛾的黑斑翅和白翅由两对独立遗传的常染色体基因(B和b、E和e)共同控制,含有B和E基因的细胞不能合成黑色素(作用机理如图2)。现有一批白翅蚕蛾,甲组:bbEE,乙组:BBEE,丙组:bbee,若想利用这批白翅蚕蛾通过杂交方法培育出纯种黑斑翅蚕蛾,请完成实验方案并讨论。‎ ‎①实验方案:‎ Ⅰ.选择　　　　进行杂交获得F1。 ‎ Ⅱ.让F1雌雄个体相互交配获得F2。‎ Ⅲ.让F2中表现型为　　　　的雌雄个体相互交配,挑选F3中　　　　　　　　的个体继续杂交,逐代筛选,就会得到纯种的黑斑翅蚕蛾。 ‎ ‎②讨论:‎ Ⅰ.F2中黑斑翅蚕蛾与白翅蚕蛾的比例为　　　　。 ‎ Ⅱ.从理论上分析,若让F2黑斑翅中基因型相同的雌雄个体间相互交配得F3,后代中黑斑翅的纯合子占F3中全部黑斑翅蚕蛾个体的比例为　　　　。 ‎ 解析　(1)由于要培育出具有产量高、叶质好、叶大而厚等优点的桑树新品种,所以应该采用多倍体育种的方法,其依据的原理是染色体数目变异。由于新品种是三倍体,在减数分裂时染色体联会紊乱,不能形成正常的配子,所以得到的新品种不可育。(2)杂交子代中的黑色白茧的基因型为HHdd和Hhdd,比例为1∶2。所以Hd的概率为2/3,hd的概率为1/3, 自由交配产生的后代中黑色白茧的概率是(2/3)×(2/3)+(2/3)×(1/3)×2=8/9。(3)根据题意和图示分析可知:黑斑翅蚕蛾的基因型为BBee,其他都为白翅蚕蛾。①实验方案:选择乙和丙两个品种进行杂交获得F1;让F1雌雄个体相互交配获得F2;让F2中表现型为黑斑翅的雌雄个体相互交配,挑选F3中不发生性状分离的个体继续杂交,逐代筛选,就会得到纯种的黑斑翅蚕蛾。②讨论:F2中黑斑翅蚕蛾(B_ee)与白翅蚕蛾(B_E_/bbE_/bbee)的比例为3∶13。由于F2黑斑翅的基因型有BBee和Bbee,比例为1∶2。所以从理论上分析,若让F2黑斑翅中基因型相同的雌雄个体间相互交配得F3,1/3BBee全部是纯合子,2/3Bbee相互交配其后代有(2/3)×(1/4)=1/6的纯合黑斑翅,(2/3)×(1/4)=1/6的白斑翅,有(2/3)×(1/2)=1/3的杂合的黑斑翅,后代中黑斑翅的纯合子(总计为3/6)占F3中全部黑斑翅蚕蛾(总计为5/6)个体的比例为3/5。‎ 答案　(1)多倍体育种　染色体变异　不可育　由于新品种是三倍体,在减数分裂时染色体联会紊乱,不能形成正常的配子　(2)8/9　(3)①乙和丙　黑斑翅　不发生性状分离　②3∶13　3/5‎ 基因工程及其应用 ‎1.基因工程的理论基础 ‎2.四种酶的比较 比较 项目 限制酶 DNA连接酶 DNA聚合酶 解旋酶 ‎ 作用 底物 DNA分子 DNA分子 片段 脱氧核苷酸 DNA 分子 ‎ 作用 部位 磷酸二酯键 磷酸二酯键 磷酸二酯键 氢键 ‎ 作用 结果 形成黏性末端 或平末端 形成重组 DNA分子 形成新的 DNA分子 形成单链 DNA分子 ‎　　3.基因工程育种及操作步骤的说明 ‎(1)限制酶和DNA连接酶的作用部位都是脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键,只是前者切开,后者连接。‎ ‎(2)从DNA上切下某个基因,应切2个切口,产生4个末端。‎ ‎(3)获取目的基因、切割运载体需要用同一种限制酶,目的是产生相同的黏性末端。‎ ‎(4)将目的基因导入受体细胞,没有涉及碱基互补配对。‎ ‎(5)动物一般用受精卵作为受体细胞;植物一般用体细胞作为受体细胞,再通过植物组织培养方式形成新个体;微生物常用不致病的大肠杆菌作为受体细胞。‎ ‎4.有关基因工程的注意事项 ‎(1)限制酶在第一步和第二步操作中都有用到,且要求使用同一种限制酶,目的是产生相同的黏性末端;第二步中两种工具酶都有用到。‎ ‎(2)不要把质粒和运载体等同,质粒是最常用的运载体,除此之外,噬菌体和动植物病毒也可作为运载体。质粒的化学本质为DNA,其基本单位为脱氧核苷酸。‎ ‎(3)目的基因表达的标志:通过翻译合成相应的蛋白质。‎ ‎(4)通过基因工程培育的抗虫棉,只能抗虫不能抗病毒、细菌。‎ 例2　下图表示利用致病病毒M的表面蛋白基因和无害病毒N,通过基因工程制作重组M病毒疫苗的部分过程。①~⑤表示操作流程,a~h表示分子或结构。据图判断下列叙述正确的是(　　)。‎ A.图中所示过程中,获取目的基因的步骤是流程①②;在流程③中必须实施的步骤有切割质粒、将质粒与目的基因重组 B.图中所示的整个过程中,用作运载体的DNA来自分子a、c、d C.图中c所示质粒可能是由细菌或者病毒的DNA改造的 D.图中结构g和结构h的遗传物质和表面蛋白质均不同 解析　据图分析,目的基因为致病病毒M的表面蛋白基因,获取步骤为流程①②;流程③为构建基因表达载体,实施的步骤必须有切割质粒、将质粒与目的基因重组,A项正确。图示中的a是目的基因的提取部位,不是运载体DNA的来源部位,运载体的DNA来自分子c、d,B项错误。图中c所示质粒 来自于细菌,不是由致病病毒M的DNA改造的,C项错误。图中结构g和结构h的遗传物质相同,但表面蛋白质不同,因为g导入受体后,目的基因得以表达,合成了致病病毒M的表面蛋白,D项错误。‎ 答案　A ‎　　1.单倍体育种主要包括杂交、花药离体培养、秋水仙素处理和筛选四个过程,不能认为花药离体培养就是单倍体育种的全部;产生花粉的减数分裂过程中发生基因重组,通过杂交能将控制不同优良性状的基因集合到一起,花药(粉)离体培养则是依据细胞的全能性,秋水仙素处理使染色体数目加倍。‎ ‎2.若所需性状表现于“种子(胚或胚乳)”时,理论上育种年限比性状表现于“植株”时应节省一年,原因是胚、胚乳性状出现在当年母本植株所结种子中。‎ ‎3.混淆“最简便”与“最快速”‎ ‎“最简便”着重于技术含量应为“易操作”,如杂交育种,虽然年限长,但农民自己可简单操作,但“最快速”则未必简便,如单倍体育种可明显缩短育种年限,但其技术含量却较高,单就将花粉培养成幼苗已很难实现。‎ 见《针对训练》P57‎ 基 础 题 ‎1、2、4、7、8、11‎ 拓 展 题 ‎3、5、6、9、10、12‎ 通过下列育种方法产生的后代,其染色体数一定发生变化的是(　　)。‎ A.杂交育种　　　　　　B.多倍体育种 C.诱变育种 D.基因工程育种 解析　多倍体育种会使染色体数目加倍,B项正确。‎ 答案　B 下列有关育种及其相关原理的说法正确的是(　　)。‎ A.通过杂交育种方法培育高产抗病小麦的原理是染色体变异 B.获得高产青霉素菌株的原理是基因突变 C.培育转基因抗虫棉的原理是基因突变 D.利用生长素培育无子番茄的原理是基因重组 解析　用杂交育种方法培育高产抗病小麦的原理是基因重组;获得高产青霉素菌株的方法为诱变育种,原理是基因突变;培育转基因抗虫棉的方法为基因工程,原理是基因重组;利用生长素培育无子番茄的原理是生长素的生理作用。‎ 答案　B 将纯种的某二倍体植物品种甲(AA)与近缘纯种乙(EE)杂交后,经多代选育,培养出如右图所示的新品种丙(图中的同源染色体黑色部分是来自品种乙的染色体片段,品种甲没有此片段)。下列相关叙述错误的是(　　)。‎ A.杂交选育过程中一定发生过染色体结构上的变异 B.杂交选育过程中一定发生过DNA上碱基对的替换 C.丙品种的产生为生物的进化提供了原材料 D.丙品种自交后代中有1/2个体能稳定遗传 解析　据丙中染色体上基因的种类可知,在杂交选育过程中一定发生了染色体结构变异,A项正确,B项错误;染色体结构变异属于生物可遗传变异的来源之一,能够为生物进化提供原材料,C项正确;图示丙品种自交后代的基因型及比例为AAEE∶AaEE∶aaEE=1∶2∶1,其中AAEE和aaEE为纯合子能稳定遗传,D项正确。‎ 答案　B 我国航天技术的发展引起了太空诱变育种的热潮。太空育种一般要经过“诱变—自交—杂交”才能获得具有优良性状的品种。下列叙述错误的是(　　)。‎ A.纯合品种经诱变,后代可能会发生性状分离 B.自交的目的是获得单株具有优良性状的植株 C.杂交的目的是获得具有多种优良性状的品种 D.太空诱变产生的新性状都符合人们的生产愿望 解析　太空育种只是提高了突变频率,由于突变的不定向性,诱变产生的新性状也可能不符合人们的生产愿望。‎ 答案　D 下图为某植物育种流程图,下列相关叙述错误是(　　)。‎ A.子代Ⅰ与原种保持遗传稳定性 B.子代Ⅱ和Ⅲ选育的原理均为基因重组 C.子代Ⅲ的选育过程一定要自交选育多代 D.子代Ⅴ可能发生基因突变和染色体变异 解析　杂交育种不一定都需要连续自交,若选育显性优良纯种,则需要连续自交,直至性状不再发生分离;若选育隐性优良纯种,则只要出现该性状即可。‎ 答案　C 牙鲆生长快、个体大,且肉嫩、味美、营养价值高,已成为海水养殖中有重要经济价值的大型鱼类。牙鲆雌性个体的生长速度比雄性明显快。下图是利用卵细胞培育二倍体牙鲆示意图,其原理是经紫外线辐射处理过的精子入卵后不能与卵细胞核融合,只激活卵母细胞完成减数分裂,后代的遗传物质全部来自卵细胞。关键步骤包括:①精子染色体的失活处理;②卵细胞染色体二倍体化等。下列叙述不正确的是(　　)。‎ A.图中方法一获得的子代是纯合二倍体,原因是低温抑制了纺锤体的形成 B.方法二中获得的子代是杂合二倍体,是同源染色体的非姐妹染色单体之间发生了交叉互换所致 C.如果图中③在正常温度等条件下发育为雄性,则牙鲆的性别决定方式为ZW型 D.经紫外线辐射处理的精子失活,属于染色体变异,不经过②过程处理将得到单倍体牙鲆 解析　由于低温抑制第一次卵裂,DNA复制后,纺锤体的形成受到抑制,导致细胞不能分裂,方法一导致细胞核中基因相同,是纯合二倍体。减Ⅰ时期同源染色体上的非姐妹染色单体之间发生了交叉互换,而导致同一染色体上的两条姐妹染色单体中可能会含有等位基因,因此方法二低温抑制极体排出,会获得杂合二倍体。③来自卵细胞或次级卵母细胞,由于细胞中的染色体为姐妹染色单体分离后所形成的,细胞中含有的是两条同型的性染色体,根据性别决定方式,若③发育为雄性则为ZW型。经紫外线辐射处理的精子失活,不一定属于染色体变异,不经过②过程处理可得到单倍体牙鲆。‎ 答案　D 下列关于动植物杂交育种的操作中,不完全正确的是(　　)。‎ A.在植物杂交育种中到了F1后,可以采用不断自交选育新品种 B.在哺乳动物杂交育种中到了F2后,再采用测交鉴别选出的纯合个体 C.如果用植物的营养器官来繁殖,则只要杂交后代出现所需性状即可留种 D.在植物杂交育种中到了F2后,即可通过测交检验选出新品种 解析　在植物杂交育种中到了F2后,不可通过测交检验选出新品种,因为使用测交,后代都会变成杂合子。‎ 答案　D 一种名为“傻瓜水稻”的新品种,割完后的稻蔸(留在土壤中的部分)第二年还能再生长,并能收获种子。下图是“傻瓜水稻”的产生图。据图分析,下列叙述中正确的是(　　)。‎ A.过程①②依据的原理是染色体变异 B.过程④的作用是选择,其基础是生殖隔离 C.割完后的稻蔸第二年还能再生长,并能收获种子,其意义是快速繁殖后代 D.可以通过基因工程育种方式提高“傻瓜水稻”的抗逆性 解析　过程①②依据的原理是基因重组,A项错误;过程④的作用是选择,其基础是稳定遗传(纯合子),B项错误;割完后的稻蔸第二年还能再生长,并能收获种子,其意义是便于通过无性繁殖保持水稻的杂种优势,同时也能减少农业投入,C项错误;可以通过基因工程把除草基因、耐旱基因和抗虫基因等移植到“傻瓜水稻”上,增强“傻瓜水稻”的抗逆性,D项正确。‎ 答案　D 科学家在某种农杆菌中找到了抗枯萎病的基因,并以质粒为运载体,采用转基因方法培育出了抗枯萎病的金花茶新品种。下列有关叙述正确的是(　　)。‎ A.质粒是最常用的运载体之一,质粒的存在与否对受体细胞的生存有决定性作用 B.为了保证金花茶植株抗枯萎病,只能以受精卵细胞作为基因工程的受体细胞 C.抗枯萎病基因进入金花茶细胞后,其传递和表达不再遵循中心法则 D.通过该方法获得的抗枯萎病金花茶,将来产生的花粉中不一定含有该抗病基因 解析　作为运载体的条件之一是能够在受体细胞中保存并大量复制,且对受体细胞无害,不影响受体细胞正常的生命活动;转基因植物通常以植物体细胞作为受体细胞;任何基因在任何细胞中,其传递和表达都遵循中心法则。‎ 答案　D 科学家发现多数抗旱性农作物能通过细胞代谢,产生一种代谢产物,调节根部细胞液的渗透压,此代谢产物在叶肉细胞和茎部细胞中却很难找到。‎ ‎(1)该代谢产物能够使细胞液的渗透压　　　　(填“增大”或“减小”)。 ‎ ‎(2)这种代谢产物在茎部细胞和叶肉细胞中很难找到,而在根部细胞中却能产生的根本原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)现有一抗旱植物,其体细胞内有一个抗旱基因R,其等位基因为r(旱敏基因)。R、r的部分核苷酸序列为r:ATAAGCATGACATTA;R:ATAAGCAAGACATTA。抗旱基因突变为旱敏基因的根本原因是发生了　　　　　　。研究得知与抗旱有关的代谢产物主要是糖类,该抗旱基因控制抗旱性状是通过　　　　　　　　　　　　实现的。 ‎ ‎(4)已知抗旱性(R)和多颗粒(D)属显性,各由一对等位基因控制,且分别位于两对同源染色体上。纯合的旱敏多颗粒植株与纯合的抗旱少颗粒植株杂交得到F1,F1自交:‎ ‎①F2抗旱多颗粒植株中双杂合子占的比例是　　　　。 ‎ ‎②若拔掉F2中所有的旱敏植株后,剩余植株自交。从理论上讲,F3中旱敏型植株的比例是　　　　。 ‎ ‎(5)请设计一个快速育种方案,利用抗旱少颗粒(Rrdd)和旱敏多颗粒(rrDd)两植物品种作亲本,通过一次杂交,使后代个体全部都是抗旱多颗粒杂交种(RrDd),用文字简要说明。‎ ‎ ‎ ‎　。 ‎ 解析　(1)根部细胞通过渗透的方式吸收水分,根细胞的渗透压大于土壤溶液的渗透压时根细胞才能正常吸水,因此分析该代谢产物能够使细胞液的渗透压增大。(2)对同一个体而言,所有体细胞的基因组成是相同的,但不同细胞产生不同代谢产物,根本原因是基因选择性表达。(3)从给出的核苷酸序列不难看出,抗旱基因突变为旱敏基因的根本原因是碱基对发生了替换,根据题意,该抗旱基因控制抗旱性状是通过基因控制酶的合成来控制生物的新陈代谢过程实现的。(4)①根据题意,这两对相对性状的遗传符合自由组合定律,F1全部是双杂合子,则F2抗旱多颗粒植株中双杂合子占的比例是4/9。②F2中抗旱和旱敏的比例是3∶1,拔掉F2中所有的旱敏型植株后,剩余植株的基因型及比例为1/3RR,2/3Rr,让其自交,后代中旱敏型植株的比例为(2/3)×(1/4)=1/6。(5)题目要求的条件是通过一次杂交使后代个体全部都是抗旱性多颗粒杂交种,因此只能考虑单倍体育种的方法,通过花药离体培养,再用秋水仙素处理获得的单倍体幼苗,可得到RRdd和rrDD的植株,然后让它们杂交得杂交种RrDd。‎ 答案　(1)增大　(2)基因选择性表达　(3)碱基对替换　基因控制酶的合成来控制生物的新陈代谢过程　(4)4/9　1/6　(5)先用(Rrdd)和(rrDd)通过单倍体育种得到(RRdd)和(rrDD),然后让它们杂交得到杂交种(RrDd)‎ 棉花的棉纤维大多为白色,但目前各种天然彩棉很受大众喜爱。棉纤维白色(B)和红色(b)是一对相对性状,育种专家发现深红棉(棉纤维深红色)基因型为bb,其单倍体植株为粉红棉(棉纤维粉红色)。为了获得产量高的粉红棉新品种,育种专家对深红棉作了如图(Ⅰ和Ⅱ为染色体)所示过程的技术处理,得到了基因型为ⅡⅡb的粉红棉新品种。‎ ‎(1)图中培育新品种的处理过程发生了染色体　　　　　变异,该粉红棉新品种自交后代发生性状分离出现了另一种白色棉,该新品种白色棉的基因型是　　　　。请用遗传图解说明该新品种白色棉产生的过程。 ‎ ‎(2)通过分析,以上种子不能大面积推广,欲得到能大量推广的粉色棉种子,育种专家采用的最简单的育种方法是　　　　　　　　　　　　　　　　(写明材料和方法即可)。 ‎ ‎(3)图中基因A、a分别控制抗旱与不抗旱性状,则图示新品种自交产生的子代中,抗旱粉红棉的概率是　　　　。 ‎ 解析　(1)图中少了染色体片段,发生了染色体结构(或缺失)变异,粉红棉新品种ⅡⅡb自交后代发生性状分离出现了另一种白色棉的基因型是ⅡⅡ。(2)为大量推广种植粉红棉,育种专家可采用的最简单的育种方法是用深红棉(ⅡbⅡb)与以上新品种白色棉(ⅡⅡ)杂交。(3)基因A、a分别控制抗旱与不抗旱性状,位于染色体Ⅰ上,与控制颜色的基因分别位于不同的染色体上,遵循基因的自由组合定律。所以图示新品种自交产生的子代中,抗旱粉红棉的概率是(3/4)×(1/2)=3/8。‎ 答案　(1)结构　ⅡⅡ ‎(2)用深红色棉与以上新品种白色棉杂交　(3)3/8‎ 下图为某科研小组培育抗虫小麦的过程。据图回答:‎ ‎(1)用60Co处理培育出的变异小麦植株可通过PCR方法进行检测,通常该植株根、茎和叶都可作为检测材料,这是因为　　　　　　　　。假如该方法培育出的抗虫小麦自交,其后代中抗虫小麦与不抗虫小麦的比例是15∶1,则表明小麦的抗虫性状最可能由　　　　对基因控制。 ‎ ‎(2)方法二所利用的原理是　　　　。假如野生小麦与普通小麦之间具有生殖隔离,要使方法二能培育出抗虫小麦,首先应克服　　　　　　　　　　　。假如野生小麦的体细胞中含42条染色体,则培育出的抗虫小麦体细胞中染色体数至少是　　　　。假如通过野生小麦与普通小麦杂交能产生可育的后代,那么,从　　　　代开始筛选抗虫品种,也可以通过F1的花粉进行　　　　以获得单倍体,再经　　　　处理,能迅速获得纯种抗虫小麦。 ‎ ‎(3)真菌的抗虫基因能嫁接到小麦DNA上的基础是　　　　　　　　　　　　　　。真菌的抗虫基因之所以能在小麦细胞中表达,是因为它们具有相同的　　　　。 ‎ ‎(4)通过以上几种方法获得的抗虫小麦,都要经过个体生物学水平的鉴定,其方法是将　　　　放在小麦叶上,让其吃小麦的叶子,如果它吃了小麦叶后　　　　,就说明抗虫小麦培育成功了。 ‎ 解析　(1)要检测变异小麦植株的DNA,可用根、茎、叶作为检测材料,因为它们的基因型都是一致的。假如抗虫小麦自交,产生的后代有15∶1的分离比,这说明小麦的抗虫性状是由两对基因控制的。(2)方法二是杂交育种,其依据的原理是基因重组。普通小麦与野生小麦之间具有生殖隔离,是因为野生小麦的染色体与普通小麦的染色体在减数分裂过程中不能正常配对,也就不能产生正常的生殖细胞,所以要使野生小麦与普通小麦杂交成功,首先要克服它们之间远缘杂交的不亲和性。如果产生了具有生殖能力的个体,说明体细胞中应至少有84条染色体。假如野生小麦与普通小麦是近缘的,它们杂交从第二代开始出现性状分离,因此筛选工作从第二代开始。也可以用F1的花粉进行离体培养,以获得单倍体幼苗,再用秋水仙素处理单倍体幼苗,使其染色体数目加倍,从而迅速获得纯种抗虫小麦。(3)真菌的抗虫基因能嫁接到小麦DNA上的基础是二者都是规则的双螺旋结构,且都是由四种脱氧核苷酸构成的。真菌的抗虫基因之所以能在小麦体细胞中表达,是因为它们具有相同的遗传密码。(4)培育的抗虫植物都要经过个体生物学水平的鉴定,其方法就是用需要鉴定植株的叶喂害虫,看害虫食后的生存状况,如果害虫食后死亡,就说明植株具有了抗虫特性。‎ 答案　(1)它们具有相同的基因组成　两　(2)基因重组　远缘杂交的不亲和性　84　第二　离体培养　秋水仙素　(3)二者都是规则的双螺旋结构,且都是由四种脱氧核苷酸构成的　 遗传密码　(4)害虫　死亡